Cursul de chimie în școli începe în clasa a VIII-a cu studiul fundamentelor generale ale științei: sunt descrise posibile tipuri de legături între atomi, tipuri de rețele cristaline și cele mai comune mecanisme de reacție. Aceasta devine fundamentul pentru studiul unei secțiuni importante, dar mai specifice - substanțele anorganice.
Ce este asta
Chimia anorganică este o știință care ia în considerare principiile de structură, proprietățile de bază și reactivitatea tuturor elementelor tabelului periodic. Un rol important în anorganic îl joacă Legea periodică, care eficientizează clasificarea sistematică a substanțelor prin modificarea masei, numărului și tipului acestora.
Cursul acoperă și compușii formați în timpul interacțiunii elementelor tabelului (singura excepție este zona hidrocarburilor, care este luată în considerare în capitolele de organice). Sarcinile de chimie anorganică vă permit să vă elaborați cunoștințele teoretice dobândite în practică.
Știința în istoricaspect
Numele „anorganic” a apărut în conformitate cu ideea că acoperă o parte a cunoștințelor chimice care nu are legătură cu activitățile organismelor biologice.
De-a lungul timpului, s-a dovedit că cea mai mare parte a lumii organice poate produce compuși „nevii”, iar hidrocarburile de orice tip sunt sintetizate în laborator. Deci, din cianatul de amoniu, care este o sare din chimia elementelor, omul de știință german Wehler a reușit să sintetizeze uree.
Pentru a evita confuzia cu nomenclatura și clasificarea tipurilor de cercetare în ambele științe, programul de cursuri școlare și universitare, urmând chimie generală, presupune studiul anorganicului ca disciplină fundamentală. Lumea științifică menține o secvență similară.
Clase de substanțe anorganice
Chimia prevede o astfel de prezentare a materialului, în care capitolele introductive ale anorganicelor iau în considerare Legea periodică a elementelor. Aceasta este o clasificare de tip special, care se bazează pe presupunerea că sarcinile atomice ale nucleelor afectează proprietățile substanțelor, iar acești parametri se modifică ciclic. Inițial, tabelul a fost construit ca o reflectare a creșterii maselor atomice a elementelor, dar în curând această secvență a fost respinsă din cauza inconsecvenței sale în aspectul în care substanțele anorganice necesită luarea în considerare a acestei probleme.
Chimia, pe lângă tabelul periodic, sugerează prezența a aproximativ o sută de figuri, grupuri și diagrame care reflectă periodicitatea proprietăților.
În prezent, o versiune consolidată a luării în considerare a unui astfel de lucruconcepte ca clase de chimie anorganică. Coloanele tabelului indică elementele în funcție de proprietățile fizice și chimice, în rânduri - perioade asemănătoare între ele.
Substanțe simple în substanțe anorganice
Un semn în tabelul periodic și o substanță simplă în stare liberă sunt cel mai adesea lucruri diferite. În primul caz, se reflectă doar un anumit tip de atomi, în al doilea - tipul de conexiune a particulelor și influența lor reciprocă în forme stabile.
Legătura chimică din substanțele simple determină împărțirea lor în familii. Astfel, se pot distinge două tipuri largi de grupuri de atomi - metale și nemetale. Prima familie include 96 de elemente din 118 studiate.
Metale
Tipul metalic implică prezența conexiunii cu același nume între particule. Interacțiunea se bazează pe socializarea electronilor rețelei, care se caracterizează prin nedirecționalitate și nesaturare. De aceea, metalele conduc bine căldura și se încarcă, au un luciu metalic, maleabilitate și ductilitate.
În mod convențional, metalele sunt în partea stângă în tabelul periodic atunci când o linie dreaptă este trasată de la bor la astatin. Elementele apropiate de această linie sunt cel mai adesea de natură limită și prezintă o dualitate de proprietăți (de exemplu, germaniu).
Metalele formează în cea mai mare parte compuși de bază. Stările de oxidare ale unor astfel de substanțe nu depășesc de obicei două. Într-un grup, metalitatea crește, în timp ce într-o perioadă scade. De exemplu, franciul radioactiv prezintă mai multe proprietăți de bază decât sodiul și înÎn familia halogenului, iodul are chiar și un luciu metalic.
În caz contrar, situația este în perioada - gazele inerte completează subnivelurile, înaintea cărora există substanțe cu proprietăți opuse. În spațiul orizontal al tabelului periodic, reactivitatea manifestată a elementelor se schimbă de la bazic prin amfoter la acid. Metalele sunt buni agenți reducători (acceptă electroni când se formează legături).
Nonmetale
Acest tip de atomi este inclus în principalele clase de chimie anorganică. Nemetalele ocupă partea dreaptă a tabelului periodic, prezentând proprietăți tipic acide. Cel mai adesea, aceste elemente apar sub formă de compuși între ele (de exemplu, borați, sulfați, apă). În starea moleculară liberă este cunoscută existența sulfului, oxigenului și azotului. Există, de asemenea, mai multe gaze biatomice nemetalice - pe lângă cele două de mai sus, acestea includ hidrogen, fluor, brom, clor și iod.
Acestea sunt cele mai comune substanțe de pe pământ - siliciul, hidrogenul, oxigenul și carbonul sunt deosebit de comune. Iodul, seleniul și arsenul sunt foarte rare (aceasta include și configurațiile radioactive și instabile, care se află în ultimele perioade ale tabelului).
În compuși, nemetalele se comportă predominant ca acizi. Sunt agenți oxidanți puternici datorită capacității de a atașa un număr suplimentar de electroni pentru a finaliza nivelul.
Substanțe complexe în substanțe anorganice
Pe lângă substanțele care sunt reprezentate de un grup de atomi,se face o distincţie între compuşi cuprinzând mai multe configuraţii diferite. Astfel de substanțe pot fi binare (formate din două particule diferite), cu trei, patru elemente și așa mai departe.
Substanțe cu două elemente
Chimia acordă o importanță deosebită binarității legăturilor din molecule. Clasele de compuși anorganici sunt considerate și din punctul de vedere al legăturii formate între atomi. Poate fi ionic, metalic, covalent (polar sau nepolar) sau mixt. În mod obișnuit, astfel de substanțe prezintă în mod clar calități bazice (în prezența metalului), amforterice (dual - caracteristic în special aluminiului) sau acide (dacă există un element cu o stare de oxidare de +4 și mai mare).
Asociați cu trei elemente
Subiectele chimiei anorganice prevăd luarea în considerare a acestui tip de amalgamare a atomilor. Compușii formați din mai mult de două grupe de atomi (cel mai adesea anorganicii se ocupă de specii cu trei elemente) se formează de obicei cu participarea unor componente care diferă semnificativ între ele în parametrii fizico-chimici.
Tipurile posibile de legături sunt covalente, ionice și mixte. De obicei, substanțele cu trei elemente sunt similare ca comportament cu cele binare datorită faptului că una dintre forțele interacțiunii interatomice este mult mai puternică decât ceal altă: cea slabă se formează secundar și are capacitatea de a se disocia mai repede în soluție.
Clasuri de chimie anorganică
Marea majoritate a substanțelor studiate în cursul anorganic pot fi considerate printr-o simplă clasificare în funcție de compoziția șiproprietăți. Deci, se disting hidroxizii, acizii, oxizii și sărurile. Luarea în considerare a relației lor este mai bine să începeți cu o cunoaștere a conceptului de forme oxidate, în care poate apărea aproape orice substanță anorganică. Chimia unor astfel de asociați este discutată în capitolele despre oxizi.
Oxizi
Oxidul este un compus al oricărui element chimic cu oxigen în stare de oxidare egală cu -2 (în peroxizi, respectiv -1). Formarea legăturilor are loc datorită reculului și atașării electronilor cu reducerea O2 (când oxigenul este elementul cel mai electronegativ).
Poate prezenta atât proprietăți acide, cât și amfotere și bazice, în funcție de al doilea grup de atomi. Dacă este un metal, în oxid nu depășește starea de oxidare de +2, dacă este un nemetal - de la +4 și mai sus. În eșantioanele cu natura duală a parametrilor, valoarea +3.
Acizi în substanțele anorganice
Compușii acizi au o reacție medie mai mică de 7 datorită conținutului de cationi de hidrogen, care pot intra în soluție și ulterior fi înlocuiți cu un ion metalic. Prin clasificare, sunt substanțe complexe. Majoritatea acizilor pot fi obținuți prin diluarea oxizilor corespunzători cu apă, de exemplu, în formarea acidului sulfuric după hidratarea SO3.
Chimie anorganică de bază
Proprietățile acestui tip de compuși se datorează prezenței radicalului hidroxil OH, care dă reacția mediului peste 7. Bazele solubile se numescalcalii, ele sunt cele mai puternice din această clasă de substanțe datorită disocierii complete (desintegrare în ioni într-un lichid). Gruparea OH în formarea sărurilor poate fi înlocuită cu reziduuri acide.
Chimia anorganică este o știință duală care poate descrie substanțele din perspective diferite. În teoria protolitică, bazele sunt considerate acceptoare de cationi de hidrogen. Această abordare extinde conceptul acestei clase de substanțe, numind alcalin orice substanță care poate accepta un proton.
Săruri
Acest tip de compuși se află între baze și acizi, deoarece este produsul interacțiunii lor. Astfel, un ion metalic (uneori amoniu, fosfoniu sau hidroxoniu) acționează de obicei ca un cation, iar un reziduu acid acționează ca o substanță anionică. Când se formează o sare, hidrogenul este înlocuit cu o altă substanță.
În funcție de raportul dintre numărul de reactivi și puterea acestora unul față de celăl alt, este rațional să se ia în considerare mai multe tipuri de produse de interacțiune:
- sărurile de bază se obțin dacă grupările hidroxil nu sunt complet substituite (astfel de substanțe au un mediu de reacție alcalină);
- sărurile acide se formează în cazul opus - cu lipsa unei baze de reacție, hidrogenul rămâne parțial în compus;
- Cele mai faimoase și mai ușor de înțeles sunt probele medii (sau normale) - sunt produsul neutralizării complete a reactivilor cu formarea apei și a unei substanțe cu doar un cation metalic sau analogul său și un reziduu acid..
Chimia anorganică este o știință care implicăîmpărțirea fiecărei clase în fragmente care sunt luate în considerare în momente diferite: unele - mai devreme, altele - mai târziu. Cu un studiu mai aprofundat, se mai disting încă 4 tipuri de săruri:
- Double conține un singur anion în prezența a doi cationi. De obicei, astfel de substanțe se obțin prin îmbinarea a două săruri cu același reziduu acid, dar cu metale diferite.
- Tipul mixt este opusul celui precedent: baza sa este un cation cu doi anioni diferiți.
- Hidrati de cristal - saruri, in formula carora se afla apa in stare cristalizata.
- Complexele sunt substanțe în care un cation, un anion sau ambele sunt prezentate sub formă de clustere cu un element de formare. Astfel de săruri pot fi obținute în principal din elementele subgrupului B.
Alte substanțe incluse în atelierul de chimie anorganică care pot fi clasificate ca săruri sau ca capitole separate de cunoștințe includ hidruri, nitruri, carburi și intermetalide (compuși ai mai multor metale care nu sunt aliaje).
Rezultate
Chimia anorganică este o știință care interesează fiecare specialist în acest domeniu, indiferent de interesele sale. Cuprinde primele capitole studiate la școală la această materie. Cursul de chimie anorganică prevede sistematizarea unor cantități mari de informații în conformitate cu o clasificare simplă și înțeleasă.
